提高变压器抗短路能力的方法与措施

科技・探索・争鸣　Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ界　　Ｖｉｓｉｏｎ　提高变压器抗短路能力的方法与措施　徐会霞　（卧龙电气银川变压器有限公司，宁夏银川７５０２００）　【摘要】变压器是电力系统ｑ－关键的设备之一，本文阐述了变压器发生短路故障时产生过电流的危害性，通过对变压器绕组中短路电动　力的分析，提出了变压器在设计、工艺、结构方面提高抗短路能力采取的措施。　【关键词】变压器；抗短路能力；短路力　０概述　电力系统的变压器在运行中，可能在二次侧发生各种故障．在一、　二次侧绕组中将产生短路电流，特别是出口（首端）短路。巨大的过电　流产生的电动力．因其与电流的平方成正比．将增大数百倍．对变压器　的危害极大。而该电流的大小与多种因素有关，例如短路发生的地点、　短路发生瞬间的相位、短路阻抗和短路时的系统运行方式等，并随着　电力系统容量和单台变压器的容量的增加而增大　由于断路器切断短　路电流需要一定的时间。变压器难免要受到短路电流的冲击。短路时　短路电流增加到十几倍至几十倍。这样大的短路电流所产生的电动力　为额定时的几百倍．绕组在如此大的电动力的作用下有可能失去稳定　性，造成变压器损坏。国内外变压器运行事故表明，短路事故是引起变　压器损坏的主要原因之一　因此．提高电力变压器抗短路能力，减少变压器事故，尤为重要。　图１　高、低压绕组受到的幅向力　本文通过对电力变压器绕组中短路电动力的分析．提出了电力变压器　１．低压绕组：２，高压绕组　在设计、工艺和结构方面提高抗短利能力的方法与措施。　１短路电流　变压器发生短路时．变压器原来的稳定运行状态被破坏．需经过　一个短暂的过渡过程才能达到新的稳定运行状态．在过渡过程中会出　现很大的短路电流。变压器短路有单相接地．两相短路和三相短路三　种形式，以三相同时短路形式最为严重。一般在计算短路电流时．都以　三相同时短路的情况来考虑。对于小容量变压器其短路电流约等于额　定电流的３０倍：对于大容量变压器其短路电流等于额定电流的１５～　１８倍　２短路时的电动力分析　当变压器绕组中通过电流时．绕组的载流导体处在漏磁场中而　承受电动力的作用．其大小取决于漏磁场的磁通密度与绕组中电流的　乘积．而漏磁通密度也与电流大小成正比．因此电动力与电流的平方　成正比。在额定电流下．作用在导线上的电动力很小　但发生突然短路　时由于最大短路电流可达额定电流的２０～３Ｏ倍．故短路时绕组所受的　电动力为额定时的几百倍．可能使变压器的绕组变形和绝缘损坏　由于漏磁场的分布规律较复杂．为了分析问题方便起见．可以把　图２绕组的受力情况　这一漏磁场分解为轴向（纵向）漏磁和横向漏磁。根据左手定则．轴向　漏磁将产生幅向力．而横向漏磁将产生轴向力　低压绕组ｆ］　端一致），因此安匝不平衡，且幅向力Ｆｘ与轴向力Ｆｙ２作　２．１幅向力Ｆｘ　用各绕组中部．绕组受的电动力如图２所示。注意实际情况是轴向力　纵向漏磁密度和横向漏磁密度对于不同部位分布并不均匀．在绕　Ｆｖ２作用于每一个线饼上的　组的两端漏磁密度大　在纵向漏磁场中．由于高低压绕组的电流方向　总的轴向力为Ｆｖ１与Ｆｙ２的叠加．ｒｙｌ的作用是分别压缩高低压　相反，短路时作用于高低压绕组上的幅向力将把两绕组推开．从而使　绕组，Ｆｖ２对低压绕组是绕组向上顶的，Ｆｙ２对高压绕组是使绕组向下　外侧的高压绕组受到向外的拉力．内侧的低压绕组受到向内的挤压　压。反之，低压绕组向下压，高压绕组向上顶。高低压绕组之间始终存　力，如图１所示。　在一个相对移动的轴向力Ｆｙ２　通常．由于端部漏磁场弯曲引起的轴　２－２轴向力　向力Ｆｙ１．要比由于安匝不平衡所引起的轴向力Ｆｙ２小的多，故有时　２．２．１轴向力Ｆｙｌ。由于漏磁场在绕组端部产生弯曲．横向漏磁场使　往往可以忽略Ｆｙｌ而只考虑Ｆｙ２　如果轴向力Ｆｙ２过大．就可能造成　高低压绕组均产生向内的的轴向压力．它是要压缩绕组．且绕组两端　绕组损坏或压紧绕组用的部件损坏．最后导致变压器不能继续运行。　承受的作用力，如图２所示。一般内绕组的力大于外绕组．这是由于内　３变压器短路损坏的主要形式　绕组紧靠铁心．磁力线的弯曲程度较大之故　２．２．２轴向力Ｆｖ２。变压器的绕组在轴向高度上不一定都对称．这样　从变压器短路损坏统计和分析发现．多数变压器的低压绕组损坏　就会引起磁动势的安匝不平衡．从而产生一个横向漏磁场　在这一横　较严重。短路损坏的主要形式是绕组失稳变形，并导致其绝缘损坏，造　向漏磁场作用下将要产生使两绕组发生轴向相对移动的轴向力Ｆｖ２　成匝间（饼Ｎ）Ｎ路，进而变压器被烧毁。变压器短路电动力的破坏作　此力不仅作用于绕组，也作用于铁轭和夹件。假设高压绕组上端低寸　用．有的表现为绕组压紧件变形损坏．严重时铁心夹件上钢肢板被顶　弯或压钉肢板脱落，压钉弯曲、位移，端部层压纸（木）板崩裂，引线支　作者简介：徐会霞（１９７１一），女，宁夏银川人，卧龙电气银川变压器有限公司，工程师，从事变压器工艺技术工作。　３８。Ｉ科技视界Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　架断裂损坏等。还有的表现为绕组变形，内绕组被压弯．外绕组被拉松　锁紧止退　动或拉断；线饼在轴向发生变形，线饼之间的油间隙距离变小．垫块发　４．２工艺制造上　生位移等造成线（匝）间绝缘击穿等，使变压器烧毁。　４．２．１垫块均通过专用设备压密定型处理．使垫块的收缩率降低到最　另外，绕组变形的累积效应也会导致绕组失稳。变压器多次短路　低限度，保证变压器频繁短路时不会导致绕组变形或位移。　冲击后，即使没有立即发生绝缘击穿。但绕组也有可能已经产生多次　４．２．２对新开发的变压器应通过突发短路试验来验证其真实的抗短　累积变形，这种变形使绕组的机械强度和绝缘强度降低．当再次遭受　路能力。　并不大的过电流或过电压，甚至在正常运行时的铁磁谐振过电压作用　４．２．３线圈套装过程中，保证内外线圈套装紧实．根据套装间隙大下　下，也有可能导致绝缘的击穿。所以在有些非短路使变压器烧毁事故　视情况增加纸板或撑条，内线圈与铁心撑板要撑紧　中，可能隐藏着绕组累积变形故障的因素　４．２．４铁轭垫块应保持高度一致，线圈的垫块应与铁轭垫块对齐，内、　外线圈垫块和油隙撑条应保持一致。不允许出现明显偏斜。套装过程　４提高变压器抗短路能力的技术措施　中内外线圈撑条幅向对齐，撑条与垫块轴向对齐．以保证内外线圈受　　为了确保变压器在短路的允许持续时间内仍能安全、可靠运行．　力可靠。４．２．５器身出烘箱后．严格按工艺要求进行压紧．压紧力必须达到工　应从设计、工艺制造方面共同采取措施。提高变压器抗短路能力　艺计算值。压紧后压紧螺钉应紧固可靠。所有垫块、绝缘无松动。上铁　４．１设计上　４．１．１　电磁计算方面要求计算的结果应尽量能正确反映绕组的实际　轭夹件必须夹紧、撑紧。所有紧固件无松动，锁紧必须可靠。　受力状态，并确保设计裕度。　４．１．２精心设计高低压绕组的安匝平衡，最大限度的降低漏磁通．从　５结束语　根本上减少轴向力　变压器抗短路能力不足，将引发电力设备、电网事故．造成重大经　４．１．３绕组绕在硬纸筒上，增加了绕组的支撑点。增加绕组的撑条数，　济损失．这一现象已引起相关部门和单位重视．变压器抗短路能力的　采取内外撑条，增加绕组的支撑强度。　提高也是变压器科技工作者需要不断研究和解决的重大课题。目前．　４．１．４绕组采用弹簧压钉均匀分布压紧的合理结构．装配时将绕组高　电力变压器在设计、工艺、结构方面还存在许多问题，为提高电力变压　度都调整的完全一致．使各个绕组受力均匀．而且在短路情况下使绕　器抗短路能力．这些问题应该引起变压器制造单位和运行单位的重　组所受电动力有所缓冲并使绕组即时复位　从而有效地保证了抗短路　视．这对于提高整体电网运行质量具有重大实际意义。为提高电力变　能力。　压器抗短路能力应采取的方法与措施还有很多．需要在以后的实践中　４．１．５铁芯结构。可以增加铁芯对内绕组的支撑点．使铁芯与内绕组　进一步发现和完善。●　撑条的支撑点处于撑紧状态，保证内绕组受径向压紧力作用时．绕组　不变形。　【参考文献】　４．１．６绕组导线尤其是换位导线应控制其宽厚比．对轴向力较大的绕　［１］变压器制造技术丛书编审委员会，编．变压器装配工艺［Ｍ】．机械工业出版社　组，宜采用自粘性式导线。提高绕组自身的强度。　１９９８，６．　４．１．７导线夹采用质地坚硬的层压木板。并增加引线的夹持密度和夹　［２］朱东起．电机学［Ｍ］．北京：中央广播电视大学出版社，２００６．　持点，保证引线不松动，不振动。引线夹紧处尼龙螺杆、螺母采用锁固剂　［责任编辑：汤静］　（上接第３９３页）前）。检测方法采用自动化检测为主、人工调查为辅　４．１对项目实施过程方面的建议　的方法。平整度指标（ＲＱＩ）采用激光断面测试仪（ＬＩＰＲＥＳ一２００５型），　罩面施工．首先要以科学的试验数据指导生产。才能保证工程质　即全线行车道连续检测。ｌＯＯｍ为一个计算区间单元．每ｌＯｏｍ采集１　量。在实施前应委托专业的有经验的机构．出据完整的标准配合比试　个样品数据．一个计算区间单元采集１０００样品数据．由省总段试验检　验报告指导生产．并且要求施工单位在生产过程中严格按试验数据进　测中心进行检测。路面损坏状况指数（ＰＣｉ）、路基技术状况指数（ｓｃｉ）、　行控制，并送样抽检，才能确保工程质量。　桥涵构造物技术状况指数（ＢＣＩ）和沿线设施技术状况指数（ＴＣＩ）采用　４．２对今后养护维修方面的建议　人工调查的方法。人工检测配备了检测用车，长钢尺、皮尺、钢卷尺、钢　４．２．１建议设计此类工程时．建议重新确定方案．最好修改为重铺工　直尺、三米直尺、电脑等工具满足使用要求的各类检测工具，以１０００ｍ　程．并在基层顶面增加应力吸收层。　路段作为基本检测单元进行检测。通过检测公路技术评定数据对比如　４．２．２建议将该类罩面工程设计年限修改为３年　下表（详细数据见附件Ｚ０４９线公路技术状况评定明细表）：　４．２－３针对城市出入口、工业园区等交通流量较大路段，对路面进行　表１公路技术状况评定数据　重新设计．避免路面出现车辙病害。　＼＼　项目　公路技术　路面使　路面损　路面平　路基　沿线设　５应用工程质量后评价的总结　检测时　＼　状况ＭＱＩ　用性能　坏ＰＣＩ　整度ＲＱＩ　ＳＣＩ　施ＴＣＩ　＼　５．１开展养护维修工程质量后评价，能系统、全面、客观、公正的评价　２０ｌ１、１０　６５ｌ４８　５２．７８　５７．０３　４６＿４　９５．１２　８９．１９　养护维修工程质量。结合了质量评定标准和路况评定标准两种方法的　　ｌ２０１２．１０　８７－３９　８３．Ｏ８　８６．６５　７７．７３　９０－３９　１００　优点．给参加建设的管理、设计、施工、监理单位给出了客观实际的评　价结果。促进了各单位增强质量控制的能力。　　ｌ２Ｏ１３．１０　８１．６７　７３．９２　７４．４７　７３．０９　９９．８１　９９－３８　５．２作为养护维修工程．一般都受原路隋况的影响．应用质量后评价的　方法能充分分析原路状况、地理位置．分析产生一些病害的原因。并给以　２０１１年１０月工程实施后与工程实施前２０１２年ｌＯ月比较．ＭＱＩ　一些较好施工建议．一定程度上指导和帮助了施工单位提高施工质量。　值由６５．４８提高为８７．３９．提高２５．０７％：２０１３年１Ｏ月竣工验收前与工　５－３作为除施工单位、管理单位、监理单位以外的一个机构，给出了　程交工验收时２０１２年１Ｏ月比较．ＭＱＩ值由８７．３９下降为８１．６７．下降　整个养护维修工程的养护维修建议。建议中肯．给以后组织实施养护　６．５４％。通过以上数据的对比．对实施效果进行评价，此项工程实施前　维修工程积累了储备方案。　路况质量正逐年下降．工程实施后提高了路况质量。但由于工程路段　５．４初步尝试了质量后评价的方法，得到的一些结果是暂时的。要全　位于武威市西出口．武威市工业园区内。工程路段附近材料场　商混拌　面推进质量后评价方法．总结归纳各类养护维修工程评价数据．建立　合站较多，承担着繁重的交通压力，实施路段路容路貌影响较大。导致　起评价模型．成为实施养护维修工程项目决策的必备依据．长期推广　施工完成后１年内路况指数下降６．５４％．除个别路段出现反射裂缝、　拥包、车辙外，工程路段无任何其它路面病害，通行状况良好。　４工程评价的建议　［责任编辑：刘帅】　ｓｃ　ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。　。ｇｙ　Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界ｌ　３８’